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精简IT，敏捷商道-企业云计算 IT 基础设施平台架构概览顾炯炯华为公司关键词：云计算虚拟化自动化计算/存储平台/网络融合一站式交付精简 IT摘要：本文阐述了利用云计算技术解决目前企业IT 基础设施平台在建设和运维过程中普遍面临的资源使用率低下、维护成本高、业务上线速度慢、信息安全控制风险等问题和挑战的意义和价值，并给出了企业云计算IT 基础设施平台的参考架构及其部署实施建议1.云计算对于企业 IT 平台的意义和价值过去 20年内，全球无线与宽带技术及其商业化应用部署获得了长足的发展与进步，机器与机器之间，机器与人之间的网络连接不再是稀缺资源和瓶颈，为IT计算架构从本地计算模式及客户端、服务器端并重的传统模式，向以“广泛的网络接入”、“计算、存储的集中资源池化”、“快捷的弹性伸缩”、“按需自助及可计量的服务”为典型特征的云计算模式的演进铺平了道路，并掀起了正在席卷全球的第3次IT 变革浪潮在传统 IT 体系架构下，当前企业基础设施建设与运维所面临的核心痛点问题可以总结概括为如下几点：1)平均资源利用率及能耗效率低下针对基础设施平台建设，扩容与更新换代，当前企业普遍采用的模式是服务器，网络交换与安全，以及存储设备的水平分层采购，各个IT 基础设施单部件的选型，数量，以及不同部件的组网连接方案、均取决于企业IT收集的各业务部门对于IT 核心业务处理量需求的预测和规划;同时所有企业 IT 应用软件，数据库，以及中间件软件均采用独占计算、存储和网络资源的烟囱式部署，软件应用与硬件唯一捆绑，不同应用之间无法动态、高效共享相同的计算与存储资源，加之按照摩尔定律不断翻番增长的CPU 计算能力已大大超出应用软件对计算资源利用率的同步能力，导致企业IT 的平均资源利用率始终在处于低于20%的水平。

名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 13 页 -2)新业务上线测试周期长，效率低下企业任何一项新业务上线，从最基础的硬件平台开始，向上逐层延伸至操作系统，中间件，数据库，到CRM/ERP/HRM/PDM/Email/UC 等各类业务关键软件堆栈，均需要投入的 IT 专业化团队，进行软件安装、调试，功能与性能验证测试，网络配置及修改调整，然后经过若干轮测试、故障及性能稳定定位及重配置、调整之后，才能最终达到期望的正是上线运行的成熟度水准，一般需要长达2-3 月的时间3)资源储备及弹性伸缩能力不足，不具备应对企业IT 突发业务高峰处理的能力针对特定垂直行业，短时间内突发性的高流量、高密度业务需求（比如节日期间对视频网站的突发业务流程冲击），往往企业内部物理基础设施资源无法满足短时间内迅速获取所需资源的需求，以及业务高峰过后的资源限制闲置问题；4)企业核心信息资产通过个人办公PC/便携外泄的安全风险，以及无法在个人智能终端（平板电脑、智能）方便地访问企业防火墙后的工作流及文档部分企业核心信息资产通过员工个人PC 电脑或便携机外泄到竞争对手，对企业竞争力和商业利益带来负面影响，过分严格的信息安全管控的措施又导致了工作效率的下降针对具备移动及户外办公场景及涉密行业（如政府公务员、警察等），企业管理层及员工则无法便捷地通过无所不在的网络访问其企防火墙内的信息资产；5)中小型企业希望通过宽带网络管道，从电信运营商或其他主机托管运营商的托管应用数据中心“按需获取”其所需要企业 IT应用能力，从而实现日常运作中IT成本开销最小化数量众多的中小企业，缺少 IT领域专业经验，甚至没有财力和精力建设和维持自己专属的IT 部门以及 IT 基础设施平台，普遍希望可以直接从托管运营商那里获取支撑其日常业务运作所需的 SaaS 服务；针对解决上述企业IT 系统建设和维护过程遇到的普遍痛点问题，迫切呼唤业界 IT 软硬件解决方案提供商借助云计算技术，打造TCO 成本及性价比效率最优的“IT 基础设施私有云及公有云”，具体包括：-面向大型企业、行业领域提供全自动化管理、一站式交付、支持与企业ITIL 无缝集成融合，TCO 最优化的 E2E 解决方案，实现企业传统IT 基础设施进行改造、扩容和新建-面向中小型企业（SMB），提供支持多租户安全隔离与动态发放、超大规模资源池调名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 13 页 -度管理，以最大限度发挥其规模经济效益的公有云托管解决方案;无论上述哪一类形态，企业云计算 IT 基础设施平台定位于基础设施及中间层云平台服务，及其业务发放与维护管理系统的角色；针对云平台服务层之上的多样化企业及运营商的内部IT软件及外部增值业务软件，则奉行“深淘滩、低做堰”的原则，广结各方ISV合作联盟，建设依托于云计算平台、繁荣的企业私有云及公有云生态系统。

通过上述私有云/公有云生态系统的建设，使得企业及运营商客户可以真正将”IT 基础设施平台”与其“核心业务流程”及“对外服务”解耦，大幅精简企业及运营商的内部IT及对外业务的基础设施层建设部署、维护及生命周期管理成本，从而更好地聚焦“核心业务流程”及“对外服务”的开发与定制，帮助企业和运营商在新形势下获得可持续发展，用一句话高度概括，企业云计算 IT 基础设施平台的核心价值可以概括为：“精简 IT，敏捷商道”2.企业云计算 IT 基础设施平台目标架构企业云计算 IT基础设施平台架构的技术目标是打造新一代具备自主知识产权，由物理资源层、虚拟化管理服务层，基础设施服务层，中间件服务层、海量数据及并行计算服务层、云管理等关键子系统构成的基础设施及应用中间件服务平台，实现计算、存储、网络等虚拟化IT基础设施资源的深度融合，提供面向典型企业/行业应用及中间件，具备自动化部署与一体化监控维护管理能力的一站式交付的私有云和公有云数据中心解决方案，并通过云计算平台内软硬件垂直整合实现应用性价比的最优化其端到端架构组成如下图：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -图 1 企业云计算IT基础设施平台目标架构进一步包含以下几个部分：硬件资源层所有支撑 IaaS 层服务抽象与服务提供的IT 基础设施硬件，包括服务器，存储（传统 RAID架构 Scale UP 存储，基于服务器的分布式水平扩展存储），以及数据中心交换机（柜顶，汇聚以及核心交换），计算、网络与存储融合一体机，防火墙，VPN 网关路由器等设备；虚拟化管理服务层面向企业 IT 设施管理人员，提供虚拟化及IT 资源的调度管理、配置、告警、性能监控以及日常维护服务，并支持资源管理范围从单机扩展到计算集群,进一步含计算虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化（块存储，对象化存储,分布式文件系统），以及桌面虚拟化（远程 IO交互）子系统；基础设施服务层面向云租户，或者云服务的消费者，提供支持多租户安全与QoS 隔离保障，及其全自动化的资源发放与生命周期管理，屏蔽了物理与虚拟资源映射与维护管理细节的对外弹性计算与存储服务；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -中间件服务层面向公有云应用定制开发的半结构化列存储数据库，分布式消息队列以及分布式缓存加速等服务能力，特点是借助分布式管理软件的调度机制,实现多个分布式物理节点资源的统一大颗粒中间件服务抽象；以及面向企业私有云、与企业业务流程匹配的2次定制开发与部署的企业中间件及关系型数据库集群服务，特点是中间件一般部署在弹性虚拟机资源池之上，可依据应用需求进行自动化的工作负载均衡及资源伸缩管理；海量数据分析及并行计算服务层依托上述基础设施及中间件服务层能力，提供面向超大规模海量数据分析及高通量、高性能计算类软件应用场景的应用平台中间件服务,包含基于 x86服务器集群的海量数据分析处理框架以支持批处理的非实时数据分析及面向流处理的准实时数据关联分析引擎;基于多 CPU 高速、低时延互联硬件基础，提供MPI/CUDA/Open-CL接口的 HPC 高性能并行计算服务引擎；云管理层负责上述各层云计算平台服务的服务实例的发放，生命周期管理，及其服务水平与质量保障与管理，对各层物理及虚拟化资源的监控、软件安装与升级，资源配置策略，维护操作、故障恢复，以及基于资源使用计量及资源规格的计费，跨越各云平台服务层公用的用户身份与认证管理，单点登录机制，安全管理，对应到传统电信领域的OSS/BSS 概念，最大差异在于其多种不同横向与纵向资源整合的全自动化，智能化的支持。

另外，面向企业私有云及混合云场景还需考虑与ITIL 管理系统的无缝集成；全SOA 兼容架构及云平台/云管理 API 上述各层所有子系统均对外（上层应用及其他子系统）提供遵循SOA 架构原则的 SOAP 或RESTFUL API 服务，所有子系统均对外屏蔽其内部技术实现细节，仅对外暴露服务SLA合同交互信息，以便所有子系统可以在运行态下充分解耦，在维持SOA 服务接口稳定不变或后向兼容的前提下，完全独立地进行规划升级；各层子系统也可在运营维管所提供的工作流集成能力下按照不同的云计算应用落地场景进行按需裁减与组合；3.企业云计算 IT 基础设施平台的关键架构原则从技术视角出发，企业云计算IT 基础设施平台相比业界其他互联网运营商的云计算平台名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 13 页 -相比，究竟又有哪些相同与不同之处，以及差异化特点呢？首先就相同之处而言，无论是企业云计算IT 基础设施解决方案，还是Amazon、Google、阿里巴巴、淘宝等为代表的互联网运营商自建的云计算平台，均符合 NIST及DMTF 标准所定义的云计算逻辑参考架构不同之处在于Amazon、Google 的云计算(AWS,GAE)专注于面向企业及个人开发者的IaaS/PaaS 公有云运营，以及部分的内部业务平台共享，而企业云计算 IT 基础设施解决方案，则面向企业、行业及运营商客户提供包含了计算、网络、存储等 IT基础设施硬件能力，该基础设施层之上的资源虚拟化、资源动态调度、企业中间件、服务API抽象，以及拉通基础设施硬件与上层 IaaS/PaaS 服务及业务应用的云管理等软件能力在内的“E2E 云计算”，或者称之为“Cloud in a BOX”解决方案，具体落地形态体现为具备云计算特征的数据中心L2/L3层，或更小规模、可按需配置和无缝扩展的企业融合一体机解决方案：为有效解决第一章中总结的企业基础设施建设与运维所普遍面临的核心痛点问题，建议企业云计算 IT 基础设施的架构设计遵循如下关键原则：3.1 去中心化的可扩展架构在企业云计算数据中心内部，原先各自相对孤立的计算和存储节点经过以太交换网络的无阻塞全互联，构成了规模庞大的资源池集群，因此要求云计算平台的资源管理与调度软件必须具备与此相适应的无级扩展架构能力，以规避了传统主从式分布式架构所存在的性能与可靠性单点瓶颈，并且资源池的统一调度可实现最大限度的经济效益最大化；建议企业云计算IT 基础设施平台参考Amazon,Facebook 在P2P领域的成功经验，精心设计P2P分布式哈希引擎的路由机制、可靠性保护、数据一致性、数据重分布以及扩容、兼容机制，以解决基础设施资源池中规模庞大且平滑扩展能力容易受限于单点物理资源制约的虚拟计算、虚拟存储以及虚拟网络资源的管理元数据的问题，实现持久化在存储及缓存节点上的虚拟机及云租户的结构化与非架构化数据的无极扩展问题。

仅在需要多节点写访问互斥及数据一致性的环节，才引入共享分布式锁机制去中心化架构原则的应用领域包括：分布式块存储/对象存储以及文件系统、大2层数据中心网络、半结构化海量数据，虚拟机集群管理，以及大数据、并发计算任务管理等LBA 地址/文件名/对象名 -容纳对应块存储扇区/簇，文件及对象信息所在的P2P节点MAC/IP作为地址索引，经Hash找到负责维护该路由的P2P 节点名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -列存储 SDB，基于 B+树及 Hash前缀树进行分布式读写锁管理，P2P 节点存储海量的表记录虚拟机/物理机集群控制基于S。